基于畜禽养殖废水处理的好氧颗粒污泥系统启动与稳定运行研究

摘要

畜禽养殖废水中有机物含量高、氮素含量高、有抗生素和病原体残留，氮磷含量高易造成水体富营养化，污染水体环境，所以在排放前，要对畜禽养殖废水进行处理，以去除其中的碳氮磷等污染物。针对畜禽养殖废水的特点，目前较为常见的处理方式是厌氧法，但厌氧处理后的出水氨氮浓度依然很高的问题难以解决。好氧颗粒污泥因为具有沉降性能良好、抗冲击负荷能力强、能吸附重金属与有毒物质、能实现同步硝化反硝化等优点而成为解决这一难题的较好选择，因此，本试验研究了基于畜禽养殖废水处理的好氧颗粒污泥系统启动与稳定运行。
　　首先用模拟畜禽养殖废水在不同选择压的条件下启动好氧颗粒污泥系统，以期得出较好的选择压条件。研究发现，在三种不同的选择压条件下，好氧颗粒污泥系统都能启动成功。但粒径在1cm以上的大颗粒所占比例不同，选择压越大，大颗粒所占的比例越小。选择压对污泥的胞外聚合物(EPS)和污泥中有机质含量(VSS/SS)的变化影响也不大。而选择压较小的反应器中的颗粒污泥Zeta电位最低，颗粒较稳定，较小选择压条件下培养出的颗粒污泥具有较强的稳定性。扫描电镜照片显示培养成功的颗粒污泥表面光滑圆润，多由球状菌构成，好氧颗粒污泥在三个反应器中都能培养成功。与此同时，选择压较小的反应器中污泥对氨氮的比降解速率较高，氮素去除效果较好。在较好的选择压条件下用实际畜禽养殖废水在不同排水比的条件下启动好氧颗粒污泥系统，选出较好的排水比条件。在排水比为73％、66％和50％的条件下，用实际畜禽养殖废水都成功的将絮状污泥培养成了好氧颗粒污泥，三种条件下颗粒污泥的形成过程无差异。但形成颗粒的性质并不相同。在排水比为66％时，成熟颗粒污泥的胞外聚合物含量较高、多糖所占比例较大，同时其Zeta电位值也最低。当排水比较大时，反应器中产生大量气泡，污泥流失严重，而在排水比较小的反应器中，这种现象就被有效的抑制。从碳氮磷的去除效果来看，在排水比为66％的条件下培养出的好氧颗粒污泥具有较好的碳氮去除效果，而排水比为50％的反应器具有较好的除磷效果。
　　在稳定运行阶段，选取三种不同的排水比（75％、50％和25％）进行试验，当排水比为75％和50％时，大颗粒污泥所占的比例明显增加，颗粒粒径明显变大，蛋白质、多糖和EPS都略有增加，PN/PS基本变化不大，颗粒污泥饱满密实，呈深黑色，SVI5和VSS/SS都变化不大，好氧颗粒污泥内部球状菌已经完全占据了主体地位，系统都能较稳定的成功运行，二者的脱氮除磷效率也相当，氨氮、总氮、磷酸盐和总磷的去除率、比降解速率都较高且稳定，氮素转化去除较快。但当排水比为25％时，大颗粒污泥所占的比例已经开始减少，已经出现了污泥流失或解体的现象，EPS的含量突然增大，污泥颜色略微泛白，颗粒边缘有许多白色的絮状物，还有许多白色的絮状物单独存在于反应器中，絮状污泥的数量急剧增加，好氧颗粒污泥出现解体和絮化的现象，颗粒污泥表面的球状菌数量明显减少，取而代之的是大量杆状菌、丝状菌和其他不明菌种，污泥内部的菌落发生了极大变化，系统濒临崩溃，各种污染物的去除效率也急剧下降，氮素去除速率慢，说明此条件不适合好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水系统的运行。研究表明，当pH值分别为7.0±0.1、7.5±0.1和8.0±0.1时，好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水系统均能稳定运行，颗粒污泥的粒径、性质和表观形态结构均差别不大。颗粒污泥的EPS、多糖、蛋白质、Zeta电位、SVI5和VSS/SS等指标的差异表现不明显。但三种条件下，系统的脱氮除磷效率区别较大。当pH值为8.0±0.1时，系统的氮素去除效果最佳，氮素的去除速率较快，磷酸盐的去除效率也较高，所以pH值为8.0±0.1是较好的系统稳定运行条件。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 畜禽养殖废水的污染现状

1．1．2 畜禽养殖废水处理技术

1．2 好氧颗粒污泥技术

1．2．1 好氧颗粒污泥简介

1．2．2 好氧颗粒污泥的影响因素

1．2．3 好氧颗粒污泥处理畜禽养殖废水

1．3 研究目的和意义

2 材料与方法

2．1 装置与材料

2．1．1 试验装置

2．1．2 试验仪器

2．1．3 试验水质与接种污泥

2．2 分析检测方法

2．2．1 常规项目检测

2．2．2 污泥性质的测定

3 好氧颗粒污泥系统的启动

3．1 不同选择压条件下好氧颗粒污泥系统的启动

3．1．1 试验方案

3．1．2 结果讨论与分析

3．2 不同排水比条件下好氧颗粒污泥系统的启动

3．2．1 试验方案

3．2．2 结果讨论与分析

3．3 本章小结

4 好氧颗粒污泥系统的稳定运行

4．1 不同排水比条件下好氧颗粒污泥系统的稳定运行

4．1．1 试验方案

4．1．2 结果讨论与分析

4．2 不同pH值条件下好氧颗粒污泥系统的稳定运行

4．2．1 试验方案

4．2．2 结果讨论与分析

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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